Moteur à combustion interne (MCI)

Un moteur à combustion interne produit de la puissance mécanique en brûlant du carburant à l'intérieur de ses propres chambres de travail, les cylindres, et non dans un foyer séparé. Cette dénomination le distingue des machines à combustion externe comme la machine à vapeur, où le carburant est brûlé hors du cylindre pour chauffer un fluide de travail. En enflammant un mélange d'air et de carburant directement dans un cylindre étanche, le moteur exploite la détente rapide des gaz chauds qui en résultent pour fournir un travail immédiat et compact, ce qui explique que ce concept ait dominé le transport routier pendant plus d'un siècle.

Le mécanisme central convertit la pression des gaz en combustion en mouvement rotatif. Dans chaque cylindre, un piston coulisse de haut en bas, rendu étanche par ses segments. Lorsque le mélange air-carburant s'enflamme, la brusque montée en pression chasse le piston vers le bas de son alésage, et une bielle transmet cette poussée linéaire au vilebrequin, dont les manetons transforment le va-et-vient des pistons en rotation régulière. Cette rotation, après être passée par le volant moteur, l'embrayage et la boîte de vitesses, entraîne finalement les roues. Les soupapes de la culasse, ouvertes et fermées en cadence par l'arbre à cames, admettent la charge fraîche et évacuent les gaz d'échappement au moment voulu.

La plupart des moteurs routiers fonctionnent selon le cycle à quatre temps, dans lequel chaque cylindre effectue quatre courses de piston pour chaque impulsion motrice : un temps d'admission qui aspire la charge, un temps de compression qui la comprime, un temps moteur où elle brûle et repousse le piston, et un temps d'échappement qui évacue les gaz brûlés. Comme un seul des quatre temps produit de la puissance, on dispose plusieurs cylindres de manière à faire se chevaucher leurs allumages, ce qui assure un débit de couple régulier et la douceur caractéristique d'un moteur multicylindre.

Les deux carburants dominants répartissent les moteurs en deux familles qui se distinguent surtout par leur mode d'allumage. Un moteur à essence mélange le carburant à l'air et enflamme le mélange comprimé au moyen d'une bougie d'allumage, à un instant précis. Un moteur diesel comprime l'air seul à un taux bien plus élevé, l'échauffant assez pour que le carburant injecté s'enflamme spontanément ; c'est pourquoi le diesel se passe d'allumage commandé et tend à offrir davantage de couple et de rendement. Au-delà du carburant, on caractérise les moteurs par leur cylindrée — le volume total balayé par les cylindres — et par leur taux de compression, deux paramètres qui façonnent fortement la puissance et la consommation, le moteur pouvant respirer naturellement ou être suralimenté par un turbocompresseur ou un compresseur.

Pendant la majeure partie de l'histoire de l'automobile, le sigle MCI n'était guère utile, puisque presque toutes les voitures en étaient équipées. Le terme ne s'est répandu qu'avec la diffusion des chaînes de traction électriques à batterie et hybrides, qui a créé le besoin de distinguer la motorisation thermique de l'entraînement électrique. Dans ce contexte, le moteur à combustion interne désigne désormais la technologie établie, appréciée pour sa grande autonomie et sa recharge rapide, mais de plus en plus comparée aux moteurs électriques sur le terrain du rendement, des émissions locales et de la simplicité mécanique — un enjeu central des normes Euro et des ZFE.